KR102089169B1 - 온도 보상 시스템 및 그의 동작 방법 - Google Patents

온도 보상 시스템 및 그의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스홀더 내의 온도를 보상하는 온도 보상 시스템 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 온도 보상 시스템은, 가스홀더의 오일유구 내에 설치되어 오일유구 내의 온도 감지 결과를 전송하고, 제어신호에 의해 열을 발생하여 오일유구 내의 온도를 상승시키는 온도 보상 장치와, 온도 보상 장치로부터 수신한 온도 감지 결과를 기반으로 하여, 오일유구 내의 응축수가 섞인 오일이 결빙되지 않도록, 제어신호를 생성하여 온도 보상 장치로 전송하는 제어 장치를 포함한다.

Description

온도 보상 시스템 및 그의 동작 방법{SYSTEM FOR COMPENSATING A TEMPERATURE AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 가스홀더 내의 온도를 보상하는 온도 보상 시스템 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 제철소에서는 다량의 가스가 발생하는데 이러한 다량의 가스는 고로 설비에서 발생하는 고로 가스(BFG), 코크스 설비에서 발생하는 코크스 오븐가스(COG) 및 제강 공정시 용강을 취련하는 과정에서 발생하는 가스(LDG)등을 지칭하며, 이러한 가스들을 일명 부생 가스라 한다.
이러한 부생 가스들은 승압 설비인 부스터를 이용하여 부생 가스가 사용되는 공장에서 요구하는 압력으로 승압시킨 뒤 각각의 공장에 공급한다.
한편, 부생 가스를 승압시켜 각각의 공장으로 공급하기 위해서는 부생 가스의 가스압 발란스를 유지할 필요성이 있고, 이러한 가스압 발란스를 유지하기 위해 가스홀더(gas holder)가 사용된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 제10-1500179(2015.03.02 제철공정 부생가스 가열장치)에 개시되어 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 가스홀더의 오일유구 내에 온도 보상 장치를 설치하고, 온도 보상 장치의 동작 제어에 의해 오일유구 내의 온도를 조정하여 응축수가 섞인 오일의 결빙 현상을 예방하고 가스 누출을 방지하여 가스홀더를 안정적으로 운영할 수 있는 온도 보상 시스템 및 그의 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 온도 보상 시스템은, 가스홀더의 오일유구 내에 설치되어 상기 오일유구 내의 온도 감지 결과를 전송하고, 제어신호에 의해 열을 발생하여 상기 오일유구 내의 온도를 상승시키는 온도 보상 장치; 및 상기 온도 보상 장치로부터 수신한 상기 온도 감지 결과를 기반으로 하여, 상기 오일유구 내의 응축수가 섞인 오일이 결빙되지 않도록, 상기 제어신호를 생성하여 상기 온도 보상 장치로 전송하는 제어 장치;를 포함할 수 있다.
상기 오일유구는 상기 가스홀더 내의 가스압을 유지시키는 피스톤과 인접한 제1 영역 및 상기 가스홀더의 외부와 인접한 제2 영역으로 분리되고, 상기 온도 보상 장치는 상기 오일유구의 제2 영역에 설치될 수 있다.
상기 온도 보상 장치는, 메쉬 형태의 SUS판; 상기 SUS판에 고정 부착되어 상기 제어신호에 의해 열을 발생하는 히팅코일; 상기 SUS판 내의 소정 위치에 구비된 온도 감지 센서; 및 상기 SUS판, 상기 히팅코일 및 상기 온도 감지 센서를 보호하는 케이스;를 포함할 수 있다.
상기 시스템은 상기 케이스 내부에 구비되고, 상기 케이스를 통하여 외부로부터 유입되는 오일의 정도를 감지하는 유위 감지 센서;를 더 포함할 수 있다.
상기 제어 장치는, 상기 유위 감지 센서로부터 상기 외부로부터 유입되는 오일이 감지되면, 알람을 발생하는 알람 장치;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 온도 보상 시스템의 동작 방법은, 제어 장치가, 가스홀더의 오일유구 내에 설치된 온도 보상 장치로부터 상기 오일유구 내의 온도 감지 결과를 수신하는 단계; 및 상기 제어 장치가, 상기 온도 감지 결과에 따라 오일유구 내의 응축수가 섞인 오일의 결빙을 방지하기 위해 상기 온도 보상 장치에 포함된 히팅코일을 동작시키는 제어신호를 상기 온도 보상 장치로 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제어 장치가, 상기 온도 보상 장치로부터 상기 온도 보상 장치로 유입된 오일 감지 결과를 수신하는 단계; 및 상기 제어 장치가, 상기 오일의 유입을 감지하면, 알람을 발생하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 가스홀더의 오일유구 내에 온도 보상 장치를 설치하고, 온도 보상 장치의 동작 제어에 의해 오일유구 내의 온도를 조정하여 응축수가 섞인 오일의 결빙 현상을 예방하고 가스 누출을 방지하여 가스홀더를 안정적으로 운영할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 부생가스 운영 설비를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 부생가스 운영 설비 중 온도 보상 장치를 구비한 가스홀더를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 온도 보상 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 보상 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 보상 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 작업 지시 장치 및 방법의 일 실시 예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 부생가스 운영 설비를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 제철소에서 연속적으로 발생하는 부생 가스는 가스홀더(100)를 통해 완충된 후 발전소(20)로 공급되어 전력을 생산할 수 있다. 이러한 가스홀더(100)는 고로 설비(30)에서 발생한 고로 가스(BFG), 코크스 설비(40)에서 발생하는 코크스 오븐가스(COG) 및 제강 공정 시 용강을 취련하는 과정에서 발생하는 가스(LDG)를 배관을 통해 수집할 수 있다. 즉, 가스홀더(100)는 고로 설비(30)와 코크스 설비(40)에서 발생한 가스를 각각 일시 저장한 후, 발전소(20)로 일정량씩 공급할 수 있다. 그리고 정화된 가스를 상황에 따라 방산하는 방산설비(50)가 설치될 수 있다.
도 2는 도 1의 부생가스 운영 설비 중 온도 보상 장치를 구비한 가스홀더를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 가스홀더(100)는 피스톤(110), 오일유구(120), 오일(121), 방산관(130), 오일펌프(140) 및 순환관(150)을 포함할 수 있다. 본 실시 예에서 오일유구(120)에는 온도 보상 장치(200)가 설치될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 부생 가스를 공급하는 설비에 가스홀더(100)를 설치하고, 부생 가스가 가스홀더(100)를 거쳐 공급되도록 가스압을 일정하게 유지하기 위해 그 내부에는 가스압 레벨 유지용 피스톤(110)을 내장하고, 피스톤(110)의 외테두리에는 링 형상의 오일유구(120)가 구비하며, 가스홀더(100)의 내부면과 접하는 면은 개방시킴으로써 오일(121)만이 가스홀더(100)의 내주면과 접하도록 하여 가스압력에 따라 오일(121)과 가스홀더(100)의 내주면이 접하면서 승하강시켜 가스관의 압력을 일정하게 유지시킬 수 있다. 방산설비(50)로 가스를 공급하는 방산관(130)이 일측에 설치되어 있고, 오일유구(120)로 오일을 공급하기 위한 오일펌프(140)와 이에 연결된 순환관(150)이 마련되어 있다.
한편, 오일유구(120)에는 측벽을 통해 흘러내린 응축수가 섞인 오일(121)이 유입되는데, 동절기에 가스홀더(100) 외부의 온도 하락으로 응축수가 결빙 현상이 발생하여 가스가 누출되고, 결국 가스홀더(100)가 정상적으로 동작하지 못하는 상황이 발생하게 된다. 이에 가스홀더(100)의 오일유구(120) 내에 온도 보상 장치(200)를 설치하여 응축수가 섞인 오일(121)이 결빙되지 않도록, 오일유구(120)의 온도를 조절할 수 있다. 온도 보상 장치(200)의 온도 조절은 후술하는 제어 장치(도 4의 310)의 제어로 가능할 수 있다.
본 실시 예에서 오일유구(120)는 제1 영역(122) 및 제2 영역(123)으로 분리할 수 있는데, 제1 영역(122)은 가스홀더(100) 내의 피스톤(110)과 인접한 영역을, 제2 영역(123)은 가스홀더(100)의 외부와 인접한 영역을 포함할 수 있다. 본 실시 예에서 온도 보상 장치(200)는 오일유구(120)의 제2 영역(123)에 설치될 수 있다. 이는 제2 영역(123)이 외부와 맞닿아 있어, 외부 온도 하락으로 응축수가 섞인 오일(121)의 결빙 여부 판단이 용이하기 때문이다.
도 3은 온도 보상 장치(200)를 개략적으로 나타낸 도면으로, 도 3a는 온도 보상 장치(200)의 내부를 나타내는 도면이고, 도 3b는 온도 보상 장치(200)의 외부를 나타내는 도면이다.
도 3a를 참조하면, 온도 보상 장치(200)의 내부는 메쉬 형태의 SUS(stainless steel)판(210)을 포함할 수 있고, SUS판(210)에 고정 부착되어 제어 장치(310)의 동작 제어신호에 의해 열을 발생시키는 히팅코일(220)을 포함할 수 있다. 히팅코일(220)이 열을 발생하면 오일유구(120)의 온도가 상승하고, 히팅코일(220)이 열을 발생하지 않으면 오일유구(120)의 온도가 하강할 수 있다.
또한 온도 보상 장치(200)의 내부는 SUS판(210) 내의 소정 위치에 구비된 온도 감지 센서(230)를 포함하여, 온도 보상 장치(200) 주변의 온도 즉, 오일유구(120) 내의 온도를 감지하여 제어 장치(310)로 전송할 수 있다.
또한 온도 보상 장치(200)의 내부는 SUS판(210) 내의 소정 위치에 구비된 유위 감지 센서(240)를 포함하여, 온도 보상 장치(200)로 유입된 오일이 존재하는지 여부를 감지하여 제어 장치(310)로 전송할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 온도 보상 장치(200)의 외부는 SUS판(210), 히팅코일(220), 온도 감지 센서(230) 및 유위 감지 센서(240)를 보호하는 케이스(201)를 포함할 수 있다. 여기서 케이스(201)의 하부에는 케이스(201)와 연결된 오일 포집부(202)가 구비될 수 있다.
오일 포집부(202)는 온도 보상 장치(200)로 유입될 수 있는 오일을 포집하기 위해, 케이스(201)의 하부로 돌출되고, 케이스(201)의 내측 공간과 연결된 공간일 수 있다. 본 실시 예에서 오일 포집부(202)가 케이스(201)의 하부 일측(우측)에 구비되어 있으나, 이에 한정되지 않고 케이스(201)의 하부에 구비되어 오일 포집이 가능한 어느 위치 예를 들어, 타측(좌측) 또는 센터(중앙)에 구비될 수도 있다.
오일 포집부(202) 크기에 맞추어 SUS판(210)의 하부 일측 또한 돌출 될 수 있으며, 돌출된 SUS판(210)의 하부 일측에 유위 감지 센서(240)가 위치할 수 있다.
또한 케이스(201)의 상부에는 SUS판(210), 히팅코일(220), 온도 감지 센서(230) 및 유위 감지 센서(240)를 내부로 장착하기 위해 개방 및 폐쇠되는 덮개(203)를 더 포함할 수 있다.
또한 케이스(201)의 상부에는 SUS판(210), 히팅코일(220), 온도 감지 센서(230) 및 유위 감지 센서(240)를 내부로 장착하기 위해 개방 및 폐쇄 가능한 덮개(203)를 더 포함할 수 있다.
또한 케이스(201)의 상부 일측 및 타측에는 케이스(201)를 오일유구(120)의 제2 영역(123)에 고정시키는 지지관(204)을 포함할 수 있다. 지지관(204) 내부에는 히팅코일(220), 온도 감지 센서(230) 및 유위 감지 센서(240)를 제어 장치(310)와 연결할 수 있는 케이블들 즉, 히팅코일 케이블, 온도 감지 센서 케이블 및 유위 감지 센서 케이블이 내장될 수 있다. 일 실시 예로, 오일 포집부(202)가 위치한 케이스(201) 상부의 지지관(204)을 통하여 오일 검지 봉(미도시)을 삽입하여 수동으로 오일 유입 여부를 감지할 수도 있다.
한편, 케이블에 이상이 발생한 경우 제어 장치(310)와 연결이 단락되어 온도 보상 장치(200)가 정상 동작을 수행할 수 없게 되므로, 일 실시 예로 SUS판(210) 중 소정의 위치에는 히팅코일(220), 온도 감지 센서(230) 및 유위 감지 센서(240)가 제어 장치(310)와 무선으로 데이터를 송수신할 수 있는 통신부(미도시) 및 데이터를 수집하고 통신부를 동작시키는 프로세서(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 이러한 통신부 및 프로세서는 배터리 전원으로 동작할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 보상 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 온도 보상 시스템(300)은 온도 보상 장치(200)에 포함되는 히팅코일(220), 온도 센서(230) 및 유위 감지 센서(240)와, 제어 장치(310)와, 알람 장치(320)와 입출력 장치(330)를 포함할 수 있다. 본 실시 예에서 히팅코일(220), 온도 센서(230) 및 유위 감지 센서(240)는 케이블을 통하여 제어 장치(310)와 연결될 수 있다.
제어 장치(310)는 온도 센서(230)로부터 전송되는 오일유구(120) 내의 온도 감지 신호를 수신하여 히팅코일(220)을 동작 또는 정지시키는 제어신호를 생성할 수 있다. 제어 장치(310)에는 히팅코일(220)을 동작 또는 정지시킬 수 있는 제1 및 제2 기준온도가 저장되어 있어서, 제1 기준 온도가 되면 히팅코일(220)을 동작시키는 제어신호를 생성하고, 제2 기준 온도가 되면 히팅코일(220)을 정지시키는 제어신호를 생성할 수 있다. 여기서 제1 기준 온도는 오일유구(120) 내에 유입된 응축수가 섞인 오일(121)이 결빙되기 전의 온도를 포함할 수 있고, 제2 기준 온도는 히팅코일(220)이 정지되더라도 일정 시간 동안 오일유구(120) 내에 유입된 응축수가 섞인 오일(121) 결빙되지 않는 온도를 포함할 수 있다.
제어 장치(310)는 유위 감지 센서(240)로부터 전송되는 온도 보상 장치(200)로 유입된 오일 여부신호를 수신하여 알람 장치(320)가 알람을 발생하도록 할 수 있다. 온도 보상 장치(200)로 오일이 유입되면 히팅코일(220), 온도 센서(230) 및 유위 감지 센서(240)가 비정상 동작할 수 있으므로, 알람을 발생하여 관리자로 하여금 확인 및 온도 보상 장치(200)의 교체를 가능하게 할 수 있다.
일 실시 예로, 제어 장치(310)는 주기적으로 히팅코일(220), 온도 센서(230) 및 유위 감지 센서(240)가 정상 동작하고 있는지 판단할 수 있다. 제어 장치(310)는 히팅코일(220), 온도 센서(230) 및 유위 감지 센서(240)로 정상 동작 중인지 요청하는 신호를 전송하고, 히팅코일(220), 온도 센서(230) 및 유위 감지 센서(240)로부터 정상 동작 중이라는 응답 신호를 수신할 수 있는데, 케이블 단선 또는 고장 등의 이유로 히팅코일(220), 온도 센서(230) 및 유위 감지 센서(240)로부터 응답 신호를 수신하지 못한 경우 알람 장치(320)가 알람을 발생하도록 할 수 있다. 알람을 발생을 확인한 관리자는 해당 상황을 파악하여 처리할 수 있다.
본 실시 예에서 제어 장치(310)는 프로세서(processor)와 같이 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 여기서, '프로세서(processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙처리장치(central processing unit: CPU), 프로세서 코어(processor core), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
입출력 장치(330)는 제어 장치(310)가 처리하는 온도 보상 및 유위 감지와 관련한 일련의 정보를 출력하고, 관리자가 정보를 처리를 위해 입력하는 정보를 수신할 수 있다. 이러한 입출력 장치(330)는 터치 인식 디스플레이 제어기 또는 이외의 다양한 입출력 제어기로 구성될 수 있다. 일 예로, 터치 인식 디스플레이 제어기는 장치와 관리자 사이에 출력 인터페이스 및 입력 인터페이스를 제공할 수 있다. 터치 인식 디스플레이 제어기는 관리자자에게 시각적인 출력을 표시하며, 시각적 출력은 텍스트, 그래픽, 이미지, 비디오와 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이와 같은 입출력 장치(330)는 예를 들어 터치 인식이 가능한 OLED(Organic light emitting display) 또는 LCD(Liquid crystal display)와 같은 소정의 디스플레이 부재일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 보상 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하의 설명에서 도 1 내지 도 4에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, S510단계에서, 제어 장치(310)는 온도 보상 장치(200)로부터, 온도 보상 장치(200) 내부에 포함된 온도 센서(230)가 감지한 오일유구(120) 내의 온도 감지 결과를 수신한다.
S520 단계에서, 제어 장치(310)는 온도 감지 결과가 제1 기준 온도이면 히팅코일(220)을 동작시켜 오일유구(120)내의 온도를 높여 응축수가 섞인 오일(121)의 결빙을 방지하고, 온도 감지 결과 제2 기준 온도이면 히팅코일(220)의 동작을 정지시킨다.
S530 단계에서, 제어 장치(310)는 온도 보상 장치(200)로부터, 온도 보상 장치(200) 내부에 포함된 유의 감지 센서(240)가 감지한 온도 보상 장치(200) 내로 유입된 오일 감지 결과를 수신한다.
S540단계에서, 제어 장치(310)는 온도 보상 장치(200) 내부로 오일 유입이 감지되면 알람을 발생하여 관리자가 대처하도록 한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 가스홀더의 오일유구 내에 온도 보상 장치를 설치하고, 온도 보상 장치의 동작 제어에 의해 오일유구 내의 온도를 조정하여 응축수가 섞인 오일의 결빙 현상을 예방하고 가스 누출을 방지하여 가스홀더를 안정적으로 운영할 수 있다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100: 가스홀더
200: 온도 보상 장치
300: 온도 보상 시스템

Claims (7)

  1. 가스홀더의 오일유구 내에 설치되어 상기 오일유구 내의 온도 감지 결과를 전송하고, 제어신호에 의해 열을 발생하여 상기 오일유구 내의 온도를 상승시키는 온도 보상 장치; 및
    상기 온도 보상 장치로부터 수신한 상기 온도 감지 결과를 기반으로 하여, 상기 오일유구 내의 응축수가 섞인 오일이 결빙되지 않도록, 상기 제어신호를 생성하여 상기 온도 보상 장치로 전송하는 제어 장치;를 포함하되,
    상기 온도 보상 장치는,
    메쉬 형태의 SUS판;
    상기 SUS판에 고정 부착되어 상기 제어신호에 의해 열을 발생하는 히팅코일;
    상기 SUS판 내의 소정 위치에 구비된 온도 감지 센서; 및
    상기 SUS판, 상기 히팅코일 및 상기 온도 감지 센서를 보호하는 케이스;를 포함하는, 온도 보상 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 오일유구는 상기 가스홀더 내의 가스압을 유지시키는 피스톤과 인접한 제1 영역 및 상기 가스홀더의 외부와 인접한 제2 영역으로 분리되고, 상기 온도 보상 장치는 상기 오일유구의 제2 영역에 설치된, 온도 보상 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 케이스 내부에 구비되고, 상기 케이스를 통하여 외부로부터 유입되는 오일의 정도를 감지하는 유위 감지 센서;를 더 포함하는, 온도 보상 시스템.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제어 장치는,
    상기 유위 감지 센서로부터 상기 외부로부터 유입되는 오일이 감지되면, 알람을 발생하는 알람 장치;를 더 포함하는, 온도 보상 시스템.
  6. 제어 장치가, 가스홀더의 오일유구 내에 설치된 온도 보상 장치로부터 상기 오일유구 내의 온도 감지 결과를 수신하는 단계; 및
    상기 제어 장치가, 상기 온도 감지 결과에 따라 오일유구 내의 응축수가 섞인 오일의 결빙을 방지하기 위해 상기 온도 보상 장치에 포함된 히팅코일을 동작시키는 제어신호를 상기 온도 보상 장치로 전송하는 단계;를 포함하되,
    상기 제어 장치가, 상기 온도 보상 장치로부터 상기 온도 보상 장치로 유입된 오일 감지 결과를 수신하는 단계; 및
    상기 제어 장치가, 상기 오일의 유입을 감지하면, 알람을 발생하는 단계;를 더 포함하는, 온도 보상 시스템의 동작 방법.
  7. 삭제
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